Propiedades y Aplicaciones de Materiales Cerámicos y Madera en la Ingeniería

Materiales de Alfarería

Alfarería: Es el arte de elaborar objetos de barro o arcilla y, por extensión, el oficio que ha permitido al hombre crear toda clase de enseres y artilugios domésticos a lo largo de la historia.

La Arcilla

La arcilla es un suelo o roca sedimentaria constituida por agregados de silicatos de aluminio hidratados, procedentes de la descomposición de rocas que contienen feldespato, como el granito. Presenta diversas coloraciones según las impurezas que contiene, desde el rojo anaranjado hasta el blanco cuando es pura.

Feldespato: Grupo de minerales tecto y aluminosilicatos que corresponden en volumen a tanto como el 60% de la corteza terrestre.

La arcilla se caracteriza por adquirir plasticidad al ser mezclada con agua y también sonoridad y dureza al calentarla por encima de 800 °C. La arcilla endurecida mediante la acción del fuego fue la primera cerámica elaborada por los seres humanos. Los ladrillos, utilizados en la construcción civil, son elaborados con arcilla. También se utilizan en muchos procesos industriales como en la elaboración de papel y la producción de cemento.

Tipos de arcilla según su proceso geológico y ubicación

  • Arcilla primaria: Se utiliza esta denominación cuando el yacimiento donde se encuentra es el mismo lugar en donde se originó. El caolín es la única arcilla primaria conocida.
    • Caolín: Es un silicato de aluminio hidratado, producto de la descomposición de rocas feldespáticas principalmente. El término caolín se refiere a arcillas en las que predomina el mineral caolinita.
  • Arcillas secundarias: Son las que se han desplazado después de su formación por fuerzas físicas o químicas. Entre ellas se encuentran el caolín secundario, la arcilla refractaria, la arcilla de bola, el barro de superficie y el gres.
    • Gres: Término genérico que designa una pasta cerámica formada por arcillas naturales o, de forma más común, por una combinación de arcillas plásticas, refractarias y desgrasantes naturales añadidos como la sílice, siendo el feldespato el fundente más común.
    • Arcilla de bola (Ball clay): Es una arcilla con mucha plasticidad y poco calcio que se extraía manualmente, a finales del siglo XIX, de los campos del sur de Inglaterra. Su nombre procede de las bolas que hacían los mineros para facilitar su extracción.

Clasificación de Arcillas Existentes

  • Arcilla Natural: Extraída donde se ha formado, se utiliza sin ningún añadido.
  • Arcilla Roja: Normalmente contiene hierro y es bastante suave, muy adecuada para el modelado en el torno y el efectuado con los dedos.
  • Arcilla de Bola: Se utiliza para dar plasticidad al unirse a otro tipo de arcilla; es de color muy oscuro (cercano al negro) y se contrae bastante durante su cocción.
  • Arcilla Bentonita: Es blanca y muy fina, con origen en cenizas volcánicas. Se utiliza para dar plasticidad a otras arcillas.
  • Arcilla Refractaria: Tiene una fuerte resistencia al calor; existen bastantes variantes y acostumbra a ser áspera y granulosa.
  • Arcilla de Gres: Tiene un color gris, es de grano fino y soporta altas temperaturas para su cocción.

Cerámicas Sanitarias

La naturaleza es el primer eslabón del proceso de la cerámica sanitaria.

  • La pasta cerámica: Se compone exclusivamente de materias primas naturales y, como en cualquier receta, es muy importante que la mezcla sea exacta.
  • Componentes: La arcilla y el caolín son mezclas de minerales obtenidos de la descomposición del granito. Durante la producción, la arcilla sirve para dar forma a la cerámica en bruto. El caolín, por su parte, garantiza la resistencia de la masa en el posterior proceso de cocción.
  • Aditivos: A ambos materiales se les añade cuarzo y feldespato finamente molido. El cuarzo influye en la expansión térmica y proporciona una buena adherencia.

Vitrificado sobre la cerámica sin cocción

El feldespato sirve como medio fundente y posibilita una fundición de tipo vitrificado de las partículas de la masa, lo que favorece al mismo tiempo la dureza.

Vitrificado: Consiste en un proceso industrial de protección de superficies dándole una apariencia de vidrio.

Maderas – Propiedades, Usos y Comercio

¿Qué es la Madera?

Es una de las materias primas de origen vegetal más explotadas por el hombre. Se encuentra en los árboles de tallos leñosos (que tienen tronco), hallándose su parte más sólida debajo de la corteza. Se utiliza para fabricar productos de gran utilidad como mesas, sillas, camas, muebles en general y, en tecnología, se usa para realizar múltiples proyectos.

La madera es un recurso renovable, abundante, orgánico, económico y con el cual es muy fácil trabajar.

Ventajas de la madera:

  • Docilidad para ser labrada.
  • Escasa densidad.
  • Resistencia mecánica.
  • Excelentes propiedades térmicas y acústicas.

Inconvenientes de la madera:

  • Combustibilidad.
  • Inestabilidad volumétrica.
  • Putrefacción.

Propiedades de la Madera

Anisotropía

Es un material que no se comporta igual en todas las direcciones de la fibra. Es más fácil cepillar longitudinalmente al sentido de las fibras que transversalmente, ocurriendo lo inverso con el aserrado.

Resistencia

La madera es uno de los materiales más idóneos para el trabajo a tracción por su especial estructura direccional. Su resistencia será máxima cuando la solicitación sea paralela a la fibra y disminuirá cuando sea perpendicular.

Flexibilidad

La madera puede ser curvada o doblada por medio de calor, humedad o presión. Se dobla con mayor facilidad la madera joven que la vieja, y la madera verde que la seca. Las maderas duras son menos flexibles que las blandas.

Dureza

Está relacionada directamente con la densidad: a mayor densidad, mayor dureza. La zona central del tronco es la que posee mayor dureza, pues es la más compacta. La humedad influye de manera cuadrática en la dureza; si la humedad es elevada, la dureza disminuye enormemente. Por el contrario, si la madera está reseca y carece de humedad, se vuelve muy frágil.

Peso específico o densidad

Depende de su contenido de agua. Se puede hablar de una densidad absoluta y de una densidad aparente.

  • Densidad absoluta: Viene determinada por la celulosa y sus derivados. Su valor oscila alrededor de 1550 Kg/m³, y apenas varía de unas maderas a otras.
  • Densidad aparente: Viene determinada por los pesos que tiene la madera según su contenido de agua. Depende del grado de humedad, de la época de la tala y de la zona vegetal. La madera es un material cuya dureza es proporcional al cuadrado de la densidad, decayendo en proporción inversa con el grado de humedad.

Fórmula: Densidad = Masa / Volumen. Dado que la masa y el volumen varían con el contenido de humedad, es importante expresar la condición bajo la cual se obtiene la densidad.

Uso en la Construcción y Aglomerados

La madera es uno de los materiales más usados en la construcción; existen viviendas que la utilizan como único material constructivo. Los dos tipos de madera más utilizados se destinan a la carpintería y a la construcción estructural. Esta última se usa para elementos como correas y vigas, además de paredes, techos y escaleras.

Aglomerados

Se obtienen a partir de pequeñas virutas o serrín, encoladas a presión en una proporción de 50% virutas y 50% cola. Estos aglomerados son materiales estables y de consistencia uniforme, tienen superficies totalmente lisas y resultan aptos como base para enchapado.

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